R – газовая постоянная

Эти соотношения обусловлены законом равнораспределения энергии по степеням свободы, утверждающим, что в тепловом равновесии при температуре T на одну степень свободы вращательного и поступательного движения молекулы приходится в среднем энергия, равная (1/2)kT, а на одну колебательную степень свободы — энергия kT[10]; здесь k — постоянная Больцмана. Для большинства двухатомных газов при комнатной температуре колебательные степени свободы не возбуждаются (это проявление квантового характера осцилляций молекулы), и их не нужно учитывать. При увеличении температуры на 1 К при постоянном объёме энергия каждой молекулы газа по каждой кинетической степени свободы в среднем увеличивается на k/2, а энергия 1 моля газа (число Авогадро молекул, NA) — на NAk/2. Так, энергия молекулы одноатомного газа увеличивается на
3
2
�
{\displaystyle {\frac {3}{2}}k}, а энергия моля такого газа — на
�
�
=
3
2
�
.
{\displaystyle c_{V}={\frac {3}{2}}R.} Отсюда становится понятной связь между универсальной газовой константой, постоянной Больцмана и числом Авогадро
{\displaystyle R=N_{\mathrm {A} }k.}

Универсальная газовая постоянная возникает и в приложениях термодинамики, относящихся к жидкостям и твёрдым телам. Так, эмпирический закон Дюлонга — Пти утверждает, что при комнатной температуре молярная теплоёмкость твёрдых простых веществ близка к 3R. Он объясняется тем, что атом в кристаллической решётке имеет три колебательные степени свободы, то есть согласно закону равнораспределения на каждый атом приходится в среднем 3kT/2 кинетической и столько же потенциальной энергии. Отсюда моль атомов обладает тепловой энергией
.
{\displaystyle 3N_{\mathrm {A} }k=3R.} Этот закон выполняется лишь при абсолютных температурах, значительно превышающих так называемую температуру Дебая для данного вещества, которая определяет необходимость учёта квантовой статистики при низких температурах.

Иногда рассматривается также индивидуальная газовая постоянная конкретного газа, равная отношению R к молекулярной массе данного газа (или к средней молекулярной массе смеси газов): R′ = R / μ. Для сухого воздуха R′ ≈ 287 Дж/(кг∙К), для водорода 4125 Дж/(кг∙К).

Универсальная газовая постоянная, обозначаемая как R, является фундаментальной физической константой. В Международной системе единиц (СИ), она равна 8,314 Дж/(моль∙К).

Однако, значение R может изменяться в зависимости от единиц измерения, используемых в уравнении. Например, в системе СГС (сантиметр-грамм-секунда), универсальная газовая постоянная равна R = 83,144 Дж/(моль∙К).

В некоторых случаях, для удобства, R может быть выражена в других единицах, например, в килоджоулях на моль-градус, и в этом случае она равна 8,314*10-3 кДж/(моль∙К). Это просто перевод из джоулей в килоджоули.

Таким образом, различные значения R обусловлены выбором единиц измерения. Важно использовать соответствующее значение R в зависимости от контекста и единиц измерения в вашем уравнении